本发明属于锂离子电池正极材料制备
技术领域：
，具体地涉及一种磷酸铁锂材料制备过程中混合物料的稳定方法。
背景技术：
：锂离子电池自开发成功以来，由于具有能量密度高、电压平台高、温度适应性广、循环寿命长等特点，广泛应用于3C数码类产品、电动自行车、电动汽车、通信基站和储能电站等领域。对于磷酸铁锂电池主要在电动自行车、电动汽车等动力电池领域和通信基站和储能电站等储能电池领域的应用越来越多。对于磷酸铁锂材料的制备按照铁源的来源不同可分为铁红工艺路线、磷酸铁工艺路线和草酸亚铁工艺路线。在不同的工艺路线绝大部分均采用液相混合、砂磨分散、干燥、烧结、粉碎、筛分、包装等工序。对于铁红工艺路线中使用铁红(三氧化二铁)原材料因自身的密度大，在液相混合和砂磨分散后的浆料容易出现铁红的沉降影响原料的混合均匀性，导致混合原料中出现偏析。混合原料中出现偏析后会导致后续加工生产出的磷酸铁锂材料电化学性能变差。技术实现要素：本发明的目的是为了克服采用铁红工艺路线生产磷酸铁锂材料时，液相混合和砂磨分散后的浆料容易出现铁红的沉降，影响原料的混合均匀性的不足，提供了一种便于混合、使用效果好、均匀性好的磷酸铁锂材料制备过程中混合物料的稳定方法。本发明的目的通过下述技术方案实现：一种磷酸铁锂材料制备过程中混合物料的稳定方法，包括以下步骤：(1)、按化学计量比Li：Fe：P＝1：(0.98～1.0)：(0.98～1.0)秤取氢氧化锂、三氧化二铁和磷酸；按三氧化二铁：碳源＝1:(0.05～0.1)的重量比例秤取碳源；(2)、在搅拌罐中加入60～70重量份的去离子水，然后加入30～40重量份按步骤(1)比例称量的氢氧化锂、三氧化二铁、磷酸和碳源；(3)、在搅拌罐中采用刀盘式搅拌桨在线速度8～10m/s的速度条件下将氧化锂、三氧化二铁、磷酸和碳源进行搅拌，搅拌时间为1～2h；(4)、在搅拌罐中加入瓜儿豆胶和黄原胶，并继续在线速度8～10m/s的速度条件下搅拌0.5h～1h；(5)、将步骤(4)获得的浆料倒入砂磨机进行研磨，砂磨机研磨线速度控制在10～12m/s，研磨时间控制在3～6h；(6)、完成步骤(5)后，获得稳定的磷酸铁锂原料浆料。所述步骤(1)中的碳源为炭黑、葡萄糖、蔗糖中的一种或几种。所述步骤(4)中瓜儿豆胶和黄原胶重量比为1：(0.5～2.0)。所述步骤(4)中瓜儿豆胶加入量占浆料溶液总质量的0.1％～1％，黄原胶加入量占浆料溶液总质量的0.1％～1％。所述瓜儿豆胶和黄原胶重量比为1：1。所述瓜儿豆胶加入量占浆料溶液总质量的0.8％，黄原胶加入量占浆料溶液总质量的0.8％。本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：(1)、在铁红工艺路线生产磷酸铁锂材料的原料液相混合阶段加入瓜儿豆胶和黄原胶，利于瓜儿豆胶和黄原胶混合使用时的协调效应使将浆料增稠，浆料增稠后分散好的三氧化二铁颗粒在浆料中稳定，不容易发生团聚和沉降。(2)、瓜儿豆胶和黄原胶混合使用形成的胶液在无搅拌的情况下浆料的呈现果冻状态，可以保持分散好的浆料不出现沉降。在浆料使用时利用瓜儿豆胶和黄原胶混合使用形成的胶液的触变特性(在有搅拌的情况下呈现出流动性)，只需轻微搅拌使果冻状态的浆料恢复流动性就可进行后续的干燥加工。这样的特性可以让磷酸铁锂原料的混合浆料可以实现较长时间的存储，减少因生产过程中后道干燥工序出现异常时前道混合分散好的浆料因较长时间的存储出现的三氧化二铁颗粒发生明显沉降造成的浆料报废。具体实施方式下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。实施例1一种磷酸铁锂材料制备过程中混合物料的稳定方法，包括以下步骤：(1)按化学计量比Li：Fe：P＝1：1：1秤取氢氧化锂、三氧化二铁和磷酸。按三氧化二铁：碳源＝1:0.05的重量比例秤取碳源，其中碳源使用炭黑。(2)在搅拌罐中加入60份的去离子水，然后加入40份按步骤(1)比例称量的氢氧化锂、三氧化二铁、磷酸和碳源；(3)在搅拌罐中采用刀盘式搅拌桨在线速度8m/s的速度条件下将氧化锂、三氧化二铁、磷酸和碳源等物料搅拌1.5h；(4)在完成步骤3后在搅拌罐中加入瓜儿豆胶和黄原胶(瓜儿豆胶和黄原胶的比例为1:1，加入量为瓜儿豆胶和黄原胶均为浆料溶液总量的0.4％)，并继续在线速度10m/s的速度条件搅拌1h；(5)完成步骤4后的浆料倒入砂磨机进行研磨，砂磨机研磨线速度控制在10m/s，研磨时间控制在6h；(6)完成第5步研磨后获得稳定的磷酸铁锂原料浆料。实施例2一种磷酸铁锂材料制备过程中混合物料的稳定方法，包括以下步骤：(1)按化学计量比Li：Fe：P＝1：0.98：1秤取氢氧化锂、三氧化二铁和磷酸。按三氧化二铁：碳源＝1:0.1的重量比例秤取碳源，其中碳源使用葡萄糖。(2)在搅拌罐中加入65份的去离子水，然后加入35份按步骤(1)比例称量的氢氧化锂、三氧化二铁、磷酸和碳源；(3)在搅拌罐中采用刀盘式搅拌桨在线速度9m/s的速度条件下将氧化锂、三氧化二铁、磷酸和碳源等物料搅拌1h；(4)在完成步骤3后在搅拌罐中加入瓜儿豆胶和黄原胶(瓜儿豆胶和黄原胶的比例为1:1，加入量为瓜儿豆胶和黄原胶均为浆料溶液总量的0.8％)，并继续在线速度8m/s的速度条件搅拌0.5h；(5)完成步骤4后的浆料倒入砂磨机进行研磨，砂磨机研磨线速度控制在11m/s，研磨时间控制在4h；(6)完成第5步研磨后获得稳定的磷酸铁锂原料浆料。实施例3一种磷酸铁锂材料制备过程中混合物料的稳定方法，包括以下步骤：(1)按化学计量比Li：Fe：P＝1：0.99：0.99秤取氢氧化锂、三氧化二铁和磷酸。按三氧化二铁：碳源＝1:0.08的重量比例秤取碳源，其中碳源使用蔗糖。(2)在搅拌罐中加入70份的去离子水，然后加入30份按步骤(1)比例称量的氢氧化锂、三氧化二铁、磷酸和碳源；(3)在搅拌罐中采用刀盘式搅拌桨在线速度10m/s的速度条件下将氧化锂、三氧化二铁、磷酸和碳源等物料搅拌1h；(4)在完成步骤3后在搅拌罐中加入瓜儿豆胶和黄原胶(瓜儿豆胶和黄原胶的比例为2:1，加入量为瓜儿豆胶为浆料溶液总量的0.8％和黄原胶为浆料溶液总量的0.4％)，并继续在线速度9m/s的速度条件搅拌1h；(5)完成步骤4后的浆料倒入砂磨机进行研磨，砂磨机研磨线速度控制在12m/s，研磨时间控制在6h；(6)完成第5步研磨后获得稳定的磷酸铁锂原料浆料。实施例4一种磷酸铁锂材料制备过程中混合物料的稳定方法，包括以下步骤：(1)按化学计量比Li：Fe：P＝1：0.98：0.99秤取氢氧化锂、三氧化二铁和磷酸。按三氧化二铁：碳源＝1:0.10的重量比例秤取碳源，其中碳源使用蔗糖和炭黑，蔗糖和炭黑的比例为1：1。(2)在搅拌罐中加入65份的去离子水，然后加入35份按步骤(1)比例称量的氢氧化锂、三氧化二铁、磷酸和碳源；(3)在搅拌罐中采用刀盘式搅拌桨在线速度9m/s的速度条件下将氧化锂、三氧化二铁、磷酸和碳源等物料搅拌2h；(4)在完成步骤3后在搅拌罐中加入瓜儿豆胶和黄原胶(瓜儿豆胶和黄原胶的比例为1:2，加入量为瓜儿豆胶为浆料溶液总量的0.2％和黄原胶为浆料溶液总量的0.4％)，并继续在线速度9m/s的速度条件搅拌2h；(5)完成步骤4后的浆料倒入砂磨机进行研磨，砂磨机研磨线速度控制在12m/s，研磨时间控制在6h；(6)完成第5步研磨后获得稳定的磷酸铁锂原料浆料。对比例1：(1)按化学计量比Li：Fe：P＝1：1：1秤取氢氧化锂、三氧化二铁和磷酸。按三氧化二铁：碳源＝1:0.05的重量比例秤取碳源，其中碳源使用炭黑。(2)在搅拌罐中加入60份的去离子水，然后加入40份按步骤(1)比例称量的氢氧化锂、三氧化二铁、磷酸和碳源；(3)在搅拌罐中采用刀盘式搅拌桨在线速度8m/s的速度条件下将氧化锂、三氧化二铁、磷酸和碳源等物料搅拌1.5h；(4)完成步骤3后的浆料倒入砂磨机进行研磨，砂磨机研磨线速度控制在10m/s，研磨时间控制在6h；(5)完成第4步研磨后获得稳定的磷酸铁锂原料浆料。对比例2：(1)按化学计量比Li：Fe：P＝1：0.98：1秤取氢氧化锂、三氧化二铁和磷酸。按三氧化二铁：碳源＝1:0.1的重量比例秤取碳源，其中碳源使用葡萄糖。(2)在搅拌罐中加入65份的去离子水，然后加入35份按步骤(1)比例称量的氢氧化锂、三氧化二铁、磷酸和碳源；(3)在搅拌罐中采用刀盘式搅拌桨在线速度9m/s的速度条件下将氧化锂、三氧化二铁、磷酸和碳源等物料搅拌1h；(4)完成步骤3后的浆料倒入砂磨机进行研磨，砂磨机研磨线速度控制在11m/s，研磨时间控制在4h；(5)完成第4步研磨后获得稳定的磷酸铁锂原料浆料。对比例3：(1)按化学计量比Li：Fe：P＝1：0.99：0.99秤取氢氧化锂、三氧化二铁和磷酸。按三氧化二铁：碳源＝1:0.08的重量比例秤取碳源，其中碳源使用蔗糖。(2)在搅拌罐中加入70份的去离子水，然后加入30份按步骤(1)比例称量的氢氧化锂、三氧化二铁、磷酸和碳源；(3)在搅拌罐中采用刀盘式搅拌桨在线速度10m/s的速度条件下将氧化锂、三氧化二铁、磷酸和碳源等物料搅拌1h；(4)完成步骤3后的浆料倒入砂磨机进行研磨，砂磨机研磨线速度控制在12m/s，研磨时间控制在6h；(5)完成第4步研磨后获得稳定的磷酸铁锂原料浆料。对比例4：(1)按化学计量比Li：Fe：P＝1：0.98：0.99秤取氢氧化锂、三氧化二铁和磷酸。按三氧化二铁：碳源＝1:0.10的重量比例秤取碳源，其中碳源使用蔗糖和炭黑，蔗糖和炭黑的比例为1：1。(2)在搅拌罐中加入65份的去离子水，然后加入35份按步骤(1)比例称量的氢氧化锂、三氧化二铁、磷酸和碳源；(3)在搅拌罐中采用刀盘式搅拌桨在线速度9m/s的速度条件下将氧化锂、三氧化二铁、磷酸和碳源等物料搅拌2h；(4)完成步骤3后的浆料倒入砂磨机进行研磨，砂磨机研磨线速度控制在12m/s，研磨时间控制在6h；(5)完成第4步研磨后获得稳定的磷酸铁锂原料浆料。将实施例和对比例制备的浆料静置24h对比浆料的分层情况，对比情况见表1，从表1可以看出未添加瓜儿豆胶和黄原胶的浆料，在4h后均出现浆料分层情况，说明三氧化二铁颗粒已经发生明显的沉降，而添加了瓜儿豆胶和黄原胶的浆料在静置24h后也未表现出分层的情况。表1静置时间实施例1对比例1实施例2对比例2实施例3对比例3实施例4对比例42h未见分层出现分层未见分层出现分层未见分层未见分层未见分层未见分层4h未见分层出现分层未见分层出现分层未见分层出现分层未见分层出现分层6h未见分层出现分层未见分层出现分层未见分层出现分层未见分层出现分层8h未见分层出现分层未见分层出现分层未见分层出现分层未见分层出现分层12h未见分层出现分层未见分层出现分层未见分层出现分层未见分层出现分层24h未见分层出现分层未见分层出现分层未见分层出现分层未见分层出现分层将实施例和对比例制备的浆料在不同静置0h、2h、4h、6h、8h、12h、24h后分别采用激光粒度仪进行粒度检测。对比浆料的粒度检测情况见表2，从表2可以看出未添加瓜儿豆胶和黄原胶的浆料，浆料的粒度明显增大，说明三氧化二铁颗粒已经发生明显的团聚现象，而添加了瓜儿豆胶和黄原胶的浆料在静置24h后浆料的粒度变化很小，说明浆料非常稳定。表2上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3